AMX 30發展史:車輛技術篇(上)

本文作者為Monochromelody,授權轉載。

書接上回。決定量產AMX 30B的1963年,初步估計僅羅昂兵工廠的一條生產線就可以達到160輛的年產量,但法國當時的國內經濟情況不容樂觀,並且從1964年5月起就爆發了經濟危機,實際的生產工作拖到1966年才開始。這段時間的延誤,顯著影響了AMX 30在外貿市場的成就:原本一同制定FINABEL中型坦克標準的義大利、荷蘭、比利時三國,都在1965-70年間決定進口豹1坦克。就算AMX 30B能夠按時投產,與其配套的工程保障等車輛仍需5-10年時間研製,車族化總體進度也顯著落後於西德標準坦克。不過在生產計劃停頓的這兩年裡,AMX 30的技術改進仍在進行著,本期內容,主要聊一聊AMX 30B在車輛各方面所應用的技術特點。

AMX 30的底盤焊接-裝配生產線

六、AMX 30B技術概說

從AMX 30A到AMX 30B,一個重大改進是終於正式採用了HS-110柴油機,此前在生產AMX 30A時,已經為此修改了AMX 30的動力艙,以保證換髮工作的順利進行。法國SAVIEM公司與西斯帕諾-蘇扎公司於1964年底簽署合同,獲得授權生產HS-110,1965年進一步明確各方責任:AMX掌握整個發動機的後續研發規劃,SAVIEM作為發動機的主要生產承包商,西斯帕諾-蘇扎作為原設計方,負責具體的技術改進工作。

一般說來,車輛活塞發動機運行時主要有兩種振動,即活塞往復運動造成的初級振動,以及連桿向曲軸週期性施加不均勻力造成的次級振動。一般說來,車輛發動機需要精心設計調試,有時刻意保持振動以獲得良好的爆發力和抓地性(如摩托車),有時則要儘量消除振動獲得良好的平順性。

水平汽缸發動機裡較為常見的是拳擊手式佈局,這種佈局雖然也分為汽缸對置(曲軸居中、汽缸佈置在兩側)和活塞對置(活塞成對居中,兩根曲軸在外側)兩種類型,但總的說來運行時活塞成對相向運動或者相背運動,由此造成的初級振動力矩基本能夠相互抵消。AMX 13採用的8Gxb發動機,以及AMX 30早期採用的12Gsds就屬於拳擊手型發動機。

HS-110發動機的技術來源,DWXLDF水平直列6缸柴油機

前面說過,HS-110技術源自直列6缸的大力神DWXLDF柴油機,從結構圖上不難看出,DWXLDF柴油機採用了水平直列6缸發動機的經典配置形式,將兩組三缸單元沿著曲軸對稱地排列,這樣兩組活塞之間形成自我平衡,不需依靠平衡軸也能較好地消除初級和次級振動。而HS-110實際上是將兩臺6缸機拼合起來的V12發動機,12個活塞每2個一對,通過共用銷釘的方式連接到曲軸上,只是兩排汽缸的夾角為180°,構成了較為少見的水平V型發動機。水平V12與普通V12相比,在平順性上表現都很優秀,沒有特別大的差異,但勝在高度低,可以有效降低動力系統的高度。如果通過摩托車上的4缸發動機乘以3去腦補坦克上的12缸發動機特性,得出「水平V型發動機震動劇烈」這種結論,自然是漏洞百出的。按照設計,HS-110可在2600rpm轉速輸出720馬力,通過調速器略微降低其轉速和功率,提升了工作的可靠性。總的說來,HS-110的功率與12Gsds相近,但是在低速扭矩性能上有著更好的表現。

AMX 30B使用的是5SD200傳動,先簡要介紹一下命名規則:5自然指的是5擋變速;S指的是同步,也就是換擋機構採用帶同步器的聯軸器;D指柴油機,因為這款傳動最初設計為適配12Gsds汽油機,後來改為HS-110柴油機;200則是表示傳動裝置的輸入扭矩,以十牛米為單位,也就是2000牛米。從具體的變速轉向原理看,這種傳動很有英式特徵:該傳動裝置通過離心式離合器與發動機連接,結合了定軸變速箱與三差速轉向機,類似於梅里特-布朗三差速轉向機。這類轉向機有著典型的反向操縱特性,需要將左右操縱桿與左右轉向制動器反接才能正常工作。在5SD200的轉向機部分採用了液壓助力制動,以減輕駕駛員的操縱負擔。

5SD-200D傳動裝置簡圖
5SD-200D的液壓助力轉向制動器

傳動箱體較低矮,位於發動機後、散熱器下方,前後分為三個區塊:前部箱體裝有發動機動力輸入軸、離合器輸出軸、變速箱主軸、左右轉向半軸、轉向差速器等;中部箱體佈置潤滑油循環管路和轉軸支承等;後部箱體則容納倒順機構軸、變速箱副軸、左右匯流行星排等。

5SD200的換擋機構採用電磁-機械控制形式。在5SD200傳動箱體後端外部,集成有Gravina GHB-200離合器,這是一種電磁控制式離心離合器。在發動機轉速低於1500rpm時,離心配重不能獲得足夠的離心力,此時配重塊頂開摩擦片,使其不接觸,因而不傳遞動力;發動機轉速達到1500rpm時,離心配重才能向四周甩出,摩擦片接觸而開始傳遞動力。在轉速低於670rpm時,離心配重向中央收攏,頂開摩擦片使其分離;或是當電磁開關通電時,吸引摩擦片使其暫時分離,斷電後又回到原位。具體的擋位切換,是採用定軸式變速箱常見的聯軸器方式,除速度最低的1擋不設同步器外,2-5擋均具備同步器。駕駛員的換擋手柄通過齒輪-齒條-鋼纜機構帶動變速箱殼體外的槓桿,再帶動變速箱內的換擋叉推拉聯軸器實現換擋。

AMX 30的換擋操縱機構,變速箱的進退(AV/AR)與5個擋位切換是分開控制的

所以,車輛從空擋狀態下開始前進,應有這樣的操作過程:掛擋,加油門使轉速超過1500,離合器摩擦片接觸開始行進;升擋時,啟動電磁開關暫時斷開離合器,維持油門保持轉速不低於670,推拉旋轉換擋手柄,切換變速齒輪,完成後斷開電磁開關,恢復離合器的接觸並開始傳輸動力,車輛加速行駛。

理論上說,這套換擋機構應該還是個不錯的設計,操作習慣上延續了AMX 13的推拉旋轉動作,機械結構也比較簡單。但在AMX 30B服役的早期,曾有過一些批評,認為其傳動故障多發,這裡面主要有兩個因素。

第一是在生產早期確實有過離合器較為脆弱的問題,這可能和動力系統的變化有一定關係。GHB-200最初採用菲羅多(Ferodo)石棉摩擦片,在匹配12Gsds汽油機時可靠性良好,但發動機改為HS-110柴油機時,就出現了結構較為脆弱的缺陷。1960年代中期,原本用於飛機輪胎剎車片的Cerametalix金屬陶瓷材料開始應用於大功率拖拉機、重型牽引車等領域,這一技術也就應用於GHB-200離合器的改進,新型號稱為GHB-200C,後綴C代表Cerametalix技術。新的離合器有效壽命大幅延長,一般在運行里程超過2500km時才會有比較明顯的故障增多,也就基本解決了離合器的可靠性問題。

第二個因素則在於駕駛員的訓練和操作經驗,因為使用AMX 30B的部隊原本開的基本都是M47等美製中型坦克。以M26A1、M46、M47為例,這些車輛使用的都是帶液力變矩器的自動變速箱,M47更是採用了特殊的單操縱桿駕駛系統,車輛的進退轉向全靠一根操縱桿來進行。一旦習慣了這種車輛駕駛,要回頭去適應使用離心式離合器的手動檔坦克談何容易,這大概也是早期駕駛員開AMX 30B水土不服的原因。出於駕駛員換裝訓練的需求,法國陸軍改裝了一批AMX 30B駕駛訓練車供各個訓練基地使用,這種車輛將炮塔拆去,換成裝有透明玻璃和防滾架的座艙,其中設有1個教練席和3個學員席。

AMX 30駕駛訓練車

從車輛外觀上看,AMX 30A到AMX 30B最大的變化在於炮塔外部配件,尾部的儲物籃改為封閉式的儲物箱。以車長指揮塔為首的光學儀器以及輔助武器的設計相比AMX 30A也有了很大變化。

總的說來,AMX 30B的光學儀器主要圍繞車長佈置,炮手的態勢感知能力和觀瞄交戰能力要全面弱於車長。

AMX 30B光學儀器佈置示意:1. M271炮手瞄準鏡;2. M208車長測距儀;3. M267炮手/裝填手旋轉潛望鏡;4. M282/M233駕駛員/炮手/裝填手觀察鏡;5. M268車長觀察鏡

首先,AMX 30B換用了TOP7型車長指揮塔,TOP是法語Tourelleau d’Observation Panoramique的縮寫,意為周視觀察塔。TOP7指揮塔分為上下兩半,下半部分固定在炮塔上,周圍有10具觀察鏡;上半部分設有車長艙蓋和潛望鏡,可以自由旋轉。指揮塔的安裝使全車高度抬高了57cm,相應地賦予了車長良好的全向視野。TOP7指揮塔的上半部分與炮塔座圈通過萬向節傳動軸相連,具備反轉穩定功能,炮手轉動炮塔搜尋目標時,保持車長視野指向穩定。

AMX 30指揮塔的反轉驅動機構

車長指揮塔潛望鏡分為M270物鏡頭和M267瞄準鏡兩部分,通過物鏡頭內光學元件的運動實現視野的俯仰。M267瞄準鏡用於晝間瞄準,具備10倍放大倍率,高倍率有助於遠距離上辨識並瞄準目標。M267也可以更換為OB-23A夜間瞄準鏡,配合PH-9A車長紅外/白光探照燈實現夜間觀瞄。發現目標後,車長可以通過獨立的操縱把手接管炮塔液壓驅動,控制炮塔的旋轉和武器的俯仰,實現超越調炮,其間指揮塔潛望鏡保持對目標的觀察。為了防止意外誤觸,設有握把保險機制,只有車長握住把手,掌心壓住保險桿時才會解鎖。

AMX 30B戰鬥室內佈置,左下角紅色控制器為炮手用,右上黑色控制器為車長用,帶有握把保險和扳機

除了周視觀察、調炮射擊以外,車長戰位上還集成了遙控武器系統,延續了法國坦克車長「能者多勞」的傳統。與此前AMX 30A的12.7mm車長機槍不同,為了保證指揮塔體積的緊湊,AMX 30B採用了7.62mm F1機槍作為車長機槍,安裝在艙口右側,彈藥架呈弧形佈置在艙口周圍。1963年曾提出過更大口徑的車長20mm機關炮設想,而且早在1953年SAMM公司就已開發出安裝20mm MG151的S36Z型機關炮塔,用於AMX 50,但在AMX 30上還是出於體積、重量和可操作性的原因否決了。

1963年AMX 30A手冊中提到,量產車原本計劃採用20mm指揮塔機關炮

不過7.62mm機槍作為防空火力實在有限,作為補償,AMX 30B採用了大口徑同軸機槍/副炮設計:在火炮左側配備12.7mm同軸機槍,同時預留的空間足以升級為20mm同軸副炮。同軸機槍/副炮除了能隨主炮俯仰以外,還具備額外仰角,射界可在主炮的-10°~20°基礎上再增加20°。這一額外仰角的啟用需要車長在控制面板上打開對空射擊超越控制開關,此時副炮伺服電機接收指揮塔潛望鏡的物鏡運動信號,使炮身與車長瞄準線同步。在配備20mm副炮的車型上,M267瞄準鏡的對空分劃還配有航向標示線和提前量標示圈,有效提升20mm機炮的對空打擊效能。

不同的同軸武器,配用不同的對空分劃
20mm副炮的炮架結構,可獲得獨立於主炮的額外仰角

AMX 30的火力系統設計思想以遠距離高效率的交戰打擊能力為核心,為此著重強調了車輛的測距性能。法軍曾在M47上接觸過美國的M12體視式測距儀,這種體視式測距儀採用「雁陣(Flying Geese)」測距方式,需要移動測距儀視場內的一系列分劃線,在目標上方排成陣列,由此實施測距。

M47所用M12測距儀的分劃視野,十字線上方V形陣列即為「雁陣」
「雁陣」測距方式基於使用者的雙眼立體視覺,旋轉測距手輪會改變分劃標記的空間立體關係,在視野中像是前後移動一樣。操作者雙眼凝視目標,旋轉測距手輪使「雁陣」向前「飛」到目標上方,就完成了測距。理論如此,但實際上很難操作
後來的法國總統雅克·希拉剋,就曾擔任裝甲騎兵部隊的M47車長,軍銜少尉

這套測距方法可謂臭名昭著,首先需要使用者雙眼視力良好,其次需要上一個月的冗長培訓課程。然而最要命的是上完課後,該不會用的還是不會用,有的人就是死活對不齊測不準,目標距離索性隨便蒙一個。法軍在M47上的類似經歷促使DEFA選擇了更為簡單易用的合像式測距儀,根據此前在AMX 50上試驗過的2.2米基線光學測距儀為基礎,發展得到的就是M208合像式測距儀。

車長操作的M208合像式測距儀

M208測距儀屬於一種機械式火控系統,在調節畫面拼合成圖像的過程中,逐步顯示出正確的距離。前面說到車長負責操作M208合像式測距儀,調炮完成後由車長實施測距,測距完成後將射擊任務移交炮手,車長轉為搜尋下一個目標。在測距過程中,測距儀會通過傳動機構將距離實時輸入炮手瞄準鏡,使距離分劃線發生相應的移動,測距完成後炮手瞄準鏡視場中顯示出的就是正確的距離。M208合像式測距儀採用瞄測一體的設計,具有12倍3°視場的測距光路和6倍5°視場的瞄準光路兩套系統。緊急情況下,可以由車長在瞄準測距後直接實施射擊。此時需將測距儀面板上的選擇杆從TELEMETRE(測距)撥到LUNETTE(瞄準),光路隨之切換,並會在視野內出現瞄準分劃。M208測距儀的測距精度相當優秀,2000米距離上測距誤差最大僅16米,比起M47上M12測距儀(2000米誤差50-67米)有了巨大提高,也優於M48的M13測距儀(2000米誤差29-38米),達到甚至超過M103重型坦克上M14測距儀的水平,有力保障了遠距離精確射擊的實施。

炮手操作的M271瞄準鏡,鏡體構造採用經典的鉸接式,後半截固定,前半截跟隨火炮俯仰

相比於車長觀瞄設備的種類繁多,炮手的觀瞄手段則極為有限。如果不依賴車長和裝填手對目標的觀察瞭望,炮手僅能依靠一具固定朝向炮塔側面的潛望鏡和一具面向前方可左右旋轉的觀察鏡搜尋目標。M271主瞄準鏡只有固定8×倍率,視場9°,基本上只能用來瞄準,炮手的工作就是在車長發現目標並超越調炮到位後接管目標,等待車長測距完成後發射主炮或副炮。不過在等待車長測距完成期間,炮手仍有一項重要的工作,也就是補償火炮耳軸的傾斜。

此前我們在不同文章中提到過,火炮耳軸側傾對車輛的遠距離射擊精度有著不利影響。英國坦克上一般通過氣泡式水平儀和經驗補償表來概略修正,而60年代西方一些設計更採取了液氣懸掛、三軸穩定炮塔等極端的技術手段。相比之下,法國看待這個問題的思路要更為直接:耳軸的傾斜並沒有影響測距的精確度,也就是說,火控系統裝定的彈道下落提前量並沒有算錯,只是由於觀瞄設備與火炮同軸安裝,導致火控系統預想的彈道面與實際受重力影響的彈道面發生了偏移。這一思路指導下,耳軸側傾的解決方法意外地簡單:如果火炮耳軸向一側傾斜,那就讓觀瞄設備向反方向傾斜,修正這種偏差即可。

M271瞄準鏡修正側傾的過程

在M271炮手瞄準鏡的視場頂端,有一氣泡式水平儀投影,顯示出當前觀瞄設備傾斜情況。遠距離射擊前,炮手需撥動鏡體左側的耳軸側傾補償旋鈕,使鏡中分劃發生旋轉。當氣泡位於水平儀正中時,說明耳軸補償已調節到位,此時火控彈道面與實際彈道面重合,側傾就不至於顯著影響遠距離精度。

以上種種因素相互結合,造就了AMX 30B優異的火力性能:晝間對無掩蔽目標,3000米距離上,首發命中率75%(應該是指對坦克目標),2500米距離則達到90%。相比之下,火控系統中缺少火炮穩定器只能算是一個瑕不掩瑜的小問題。

此前法國SAMM公司為瑞士中型坦克開發了CH25液壓炮控系統,AMX 30B採用的CH27-1液壓炮控系統即自此發展而來,二者都不具備火炮穩定功能。平心而論,火炮穩定功能在60年代的西方坦克上並不算標準配置,僅有英國坦克長期配備火炮穩定器,M60A1要到1972年才通過AOS升級(Add-on stabilizer)增設凱迪拉克-蓋奇火器穩定系統獲得火炮穩定功能,相同系統也應用在豹1A1升級上,稱作WSA 1火炮穩定系統。在1968年前後,SAMM公司設計了一種改進型的火炮驅動系統,可用於升級AMX 30和Pz.61坦克。

SAMM火炮穩定系統的宣傳材料,試驗平臺為一輛Pz.61坦克

這兩種車型原本的火炮電液驅動,是由液壓泵產生恆定的驅動液壓,通過電磁閥的開閉來控制炮塔方向機和火炮高低機的液壓缸或液壓馬達運轉。改進後的設計增設了一套火炮姿態陀螺儀,用於探測炮身擺動的加速度,產生修正信號。這些電氣信號經放大後反饋到電磁閥,自動地控制電磁閥開閉,就形成了火炮穩定。應該說SAMM這套改進型火炮驅動系統,在原理上與AOS或WSA 1並沒有太大差異,然而1960年代法國國防經費的縮減限制了相關升級的落實,最終AMX 30B直到結束服役生涯都沒有獲得火炮穩定器,成了一個不大不小的遺憾。

(未完待續)

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